Estate significa sole ed energia solare, ma cosa succede in inverno? Gli impianti fotovoltaici producono corrente in modo affidabile anche nei mesi invernali, sebbene con rendimenti inferiori poiché il sole è più basso e le giornate sono più corte. Contrariamente a quanto si pensa, tuttavia, freddo e neve possono addirittura avere un effetto positivo sulle prestazioni. Scopri i motivi, le strategie per preparare il tuo impianto fotovoltaico all’inverno e come massimizzare l’energia solare in inverno per il riscaldamento o in combinazione con un sistema di accumulo.
Perché il fotovoltaico funziona anche in inverno?
Meno ore di sole, meno energia prodotta. Le ragioni per cui un impianto fotovoltaico rende meno in inverno sono semplici:
da un lato, questo è dovuto alla minore radiazione solare (irraggiamento globale) …
L’inclinazione dell’asse terrestre fa sì che, nell’emisfero settentrionale, in inverno il sole sia più basso all’orizzonte. Di conseguenza, i raggi del sole non colpiscono i moduli solari perpendicolarmente, ma con un angolo acuto. La minore quantità di radiazione diretta si traduce in una minore produzione di energia per metro quadro. Inoltre, l’intensità della radiazione diminuisce in inverno perché la luce, quando il sole è basso, percorre anche una distanza maggiore attraverso l’atmosfera terrestre. Parte della radiazione viene così assorbita da nubi, polvere, vapore acqueo e altre particelle.
… dall’altro, questo è dovuto alle giornate più corte e a condizioni meteorologiche più difficili:
In inverno le giornate sono decisamente più corte, il che riduce notevolmente il numero di ore di luce solare diretta, anche quando il cielo è sereno. Anche le condizioni meteorologiche invernali, caratterizzate da maggiore nuvolosità, nebbia e neve, contribuiscono a ridurre l’intensità della radiazione solare.
Tuttavia, gli impianti fotovoltaici sfruttano anche la cosiddetta radiazione diffusa, ossia quella che non proviene direttamente dal sole ma viene dispersa dalle molecole d’aria o dalle particelle d’acqua presenti nell’atmosfera. Grazie a questa radiazione diffusa, la produzione di corrente di un impianto fotovoltaico rimane stabile nelle giornate invernali nuvolose e coperte, sebbene con rendimenti inferiori.
Quali impatti ha la bassa posizione solare in inverno sulla progettazione degli impianti fotovoltaici?
Gli impianti fotovoltaici con orientamento est-ovest producono nei mesi invernali di novembre, dicembre e gennaio rendimenti significativamente inferiori poiché, come già accennato, la radiazione solare non incide con l’angolo ottimale: il sole sorge infatti più tardi e rimane più a sud. Nella progettazione degli impianti è inoltre fondamentale considerare la posizione geografica e le caratteristiche del terreno. Strati di nebbia, montagne, foreste o edifici circostanti influenzano le ore di sole effettivamente utilizzabili; il massimo rendimento in inverno si ottiene nelle ore centrali della giornata.
Di conseguenza, i moduli solari devono essere installati con una maggiore inclinazione, per compensare l’angolo di incidenza più piatto. Mentre in estate sono ideali gli impianti su tetto con inclinazioni dei moduli tra i 10 e i 30 gradi, in inverno risultano più vantaggiose le installazioni su strutture di supporto con angoli di montaggio più ripidi o su facciata con moduli solari montati in alto sull’edificio. Queste ultime sono inoltre meno soggette a ombreggiature prolungate o parziali in inverno.
Con i moduli solari montati verticalmente, è possibile sfruttare in modo ottimale anche superfici aggiuntive come recinzioni o muri di giardino. Un ulteriore vantaggio è che, negli impianti in facciata, la neve tende a non depositarsi sui moduli solari e il gelo si scioglie più rapidamente: una soluzione pratica soprattutto nelle regioni soggette a forti nevicate.
Efficienti anche in inverno: gli impianti fotovoltaici verticali sfruttano in modo ottimale l’angolo basso del sole.
Quanta corrente produce il fotovoltaico in inverno?
Da marzo a ottobre, alle nostre latitudini, un impianto fotovoltaico efficiente può raggiungere un elevato grado di autonomia energetica, soprattutto nei mesi estivi, quando si prevede un notevole surplus di energia. Un impianto fotovoltaico orientato a sud raggiunge in estate rendimenti giornalieri pari a cinque o sei volte la sua potenza nominale. Per un impianto da 10 kWp, ciò significa circa 50-60 kWh al giorno.
In inverno, invece, il rendimento è molto più basso per i motivi già citati. In questa stagione, un impianto su tetto produce solo circa il 10%. Per un impianto da 10 kWp ciò significa circa un chilowattora al giorno, mentre un impianto in facciata orientato a sud delle stesse dimensioni può produrre circa 10 kWh al giorno. Questi rendimenti si riferiscono principalmente ai soli tre mesi di novembre, dicembre e gennaio. I rendimenti mensili tra aprile e settembre sono invece solitamente molto elevati, motivo per cui il rendimento medio annuo di un impianto fotovoltaico risulta comunque eccellente.
| 8 kWp | Orientamento | Est-ovest 30° | Sud 30° | Facciata a sud 90° (2023) |
|---|---|---|---|---|
| Gennaio | Rendimento FV | 210 kWh (con neve < 100kWh) | 380 kWh | 450 kWh |
| Febbraio | Rendimento FV | 370 kWh (con neve | 580 kWh | 600 kWh |
| Marzo | Rendimento FV | 680 kWh (con neve | 920 kWh | 790 kWh |
Autonomia energetica in inverno? Dipende dal consumo.
Riuscire a coprire l’intero fabbisogno energetico durante la stagione fredda con il solo fotovoltaico sembra irrealistico. Un sovradimensionamento del proprio impianto fotovoltaico deve risultare conveniente considerando l’intero anno. In questo caso si devono prendere in considerazione diversi fattori, come l’impianto di riscaldamento. Ad esempio, una casa unifamiliare con riscaldamento a pellet e un consumo di circa 8 kWh al giorno, se gode di una buona posizione e di un buon orientamento, può raggiungere in inverno un alto grado di autosufficienza (fino al 90%), mentre una casa a basso consumo energetico con un impianto fotovoltaico da 10 kWp e una pompa di calore può contare in inverno al massimo su un’autonomia del 20%, dato che il fabbisogno elettrico giornaliero della sola pompa di calore è di 10-40 kWh.
Strategie di progettazione per massimizzare il rendimento fotovoltaico in inverno:
- Combinazione ideale di orientamento a sud e a est-ovest con tre stringhe
- Ottimizzare l’angolo di inclinazione dei moduli per la bassa posizione del sole: per ottenere il massimo rendimento invernale, l’inclinazione ideale sul tetto è di 20-50°. Con sistemi di montaggio regolabili, è possibile effettuare una regolazione stagionale.
- Considerare un impianto fotovoltaico verticale o in facciata con orientamento a sud, soprattutto nelle aree soggette a forti nevicate
- Installare moduli solari bifacciali, in grado di sfruttare la luce su entrambi i lati; qui entra in gioco il cosiddetto “effetto albedo”, ossia la riflessione della luce da superfici chiare come la neve.
- Se necessario, dimensionare l’impianto fotovoltaico leggermente più grande (in base al consumo della pompa di calore + 3-5 kWp), tenendo conto del bilancio annuo!
Gli impianti fotovoltaici funzionano davvero meglio col freddo?
Sì, gli impianti fotovoltaici tendono a funzionare meglio a temperature più basse, in quanto la temperatura ambiente influisce direttamente sul grado di efficienza delle celle solari.
Per le prestazioni dei moduli fotovoltaici è determinante il cosiddetto coefficiente di temperatura. Questo indica di che percentuale aumenta o diminuisce la potenza nominale del modulo per ogni grado Celsius di variazione della temperatura rispetto alle condizioni di test standard (= 25 °C). I moduli solari sono costituiti principalmente da silicio cristallino e presentano un coefficiente di temperatura negativo di circa -0,3 fino allo 0,5% per grado Celsius. Proprio di questa percentuale diminuisce la potenza del modulo per ogni grado Celsius in più rispetto alla temperatura di test di 25°C.
Ma qual è il motivo? Con l’aumento della temperatura, la tensione diminuisce mentre l’intensità di corrente aumenta solo leggermente. Di conseguenza, la potenza elettrica complessiva diminuisce essendo il prodotto di tensione e intensità di corrente. Viceversa, quando le temperature scendono, la potenza aumenta. A basse temperature, la tensione dei moduli solari rimane più alta e la potenza complessiva aumenta. Le giornate fredde e soleggiate possono così essere più produttive rispetto alle calde giornate estive.
Cosa rende un impianto fotovoltaico adatto all’inverno?
Prima di tutto, una precisazione: una manutenzione regolare e un attento monitoraggio dell’impianto fotovoltaico sono requisiti fondamentali per ottenere i migliori rendimenti e garantirne la lunga durata. Quindi, chi controlla costantemente il proprio impianto fotovoltaico, sia tramite l’app di monitoraggio online che direttamente sul tetto, può reagire rapidamente alle irregolarità e, di norma, non dovrà affrontare problemi tecnici improvvisi nemmeno in inverno. Consiglio: un rapido controllo professionale alla fine dell’autunno è utile per far sì che l’impianto inizi la stagione invernale con una superficie pulita e alla piena potenza.
Neve sui pannelli solari: cosa fare?
La presenza di neve sui pannelli significa niente energia solare? Non proprio. Anche in caso di uno strato di neve leggero di pochi centimetri, i moduli possono continuare a generare elettricità grazie alla luce diffusa. Il calore intrinseco dei moduli e un maggiore angolo d’inclinazione fanno sì che la neve e il ghiaccio si sciolgano e scivolino via da soli. Di norma, i moduli si puliscono da soli.
Tuttavia, se sul tetto si accumula uno spesso strato di neve di oltre 15 centimetri, la luce solare non riesce più a raggiungere i pannelli fotovoltaici. In questi casi, è necessario valutare attentamente vantaggi e svantaggi della rimozione della neve: a quanto ammontano effettivamente le perdite di energia e i costi per l’energia elettrica associati?
Se si tratta di perdite economiche limitate a un breve periodo di tempo, si può decidere consapevolmente di accettare tali perdite anziché assumere una ditta specializzata nello sgombero neve. Nelle zone ad alta quota con carichi di neve costantemente elevati o in caso di rischio dovuto a neve estremamente bagnata e pesante, è consigliabile procedere allo sgombero della neve per alleggerire il carico. Anche in questo caso vale la seguente regola: fare salire sul tetto solo professionisti con attrezzature speciali, poiché il rischio di incidenti per i non esperti è troppo elevato. Le aree accessibili dell’impianto possono all’occorrenza essere liberate dalla neve da terra utilizzando strumenti delicati come scope da neve a setole morbide o raschiatori telescopici. Non utilizzare mai il sale stradale: le particelle di sale danneggiano i moduli solari, con conseguenti perdite di prestazioni.
Come ottimizzare l’autoconsumo energetico in inverno: guida completa
1. Utilizzare sistemi di accumulo
L’energia fotovoltaica in eccesso viene immagazzinata durante il giorno nella batteria e resa disponibile per un uso successivo. Nei mesi invernali, quando l’eccedenza di energia fotovoltaica prodotta è scarsa o assente e le tariffe sono variabili, conviene caricare la batteria con corrente di rete a basso costo, per poi utilizzarla quando il prezzo della corrente aumenta.
2. Riscaldamento e acqua calda con il fotovoltaico
L’energia solare autoprodotta può essere utilizzata anche in inverno per il riscaldamento e la produzione di acqua calda. I regolatori di consumo come Fronius Ohmpilot sfruttano anche piccole quantità di surplus fotovoltaico per controllare la resistenza nella bollitore o nel sistema di accumulo e mantenere costantemente alta la temperatura dell’acqua. Se collegata all’impianto fotovoltaico, anche il funzionamento della pompa di calore diventa più efficiente: la pompa di calore non deve infatti accendersi e spegnersi così frequentemente. In questo modo si riduce il carico sull’intero sistema di riscaldamento domestico, contribuendo ad aumentarne la durata.
3. Gestione energetica intelligente
Con uno strumento di monitoraggio come Fronius Solar.web, è possibile tenere sempre sotto controllo il rendimento e il consumo, o anche individuare i cosiddetti “consumatori nascosti” in casa, ed effettuare impostazioni mirate per far funzionare l’impianto fotovoltaico in modo ancora più efficiente.
Strumenti di gestione energetica basati sull’intelligenza artificiale, come Fronius Energy Cost Assistant, analizzano costantemente la produzione di corrente elettrica prevista, il consumo e i costi per l’energia elettrica in tempo reale, adattando di conseguenza in modo ottimale la strategia di accumulo della batteria. In questo modo, le risorse energetiche vengono utilizzate in modo efficiente e i costi per l’energia elettrica vengono ridotti in modo efficace.
4. Adattamento degli orari di consumo
Se gli elettrodomestici ad alto consumo energetico, come la lavatrice, la lavastoviglie e simili, funzionano proprio quando l’impianto fotovoltaico produce molta energia solare, in inverno quindi principalmente intorno a mezzogiorno, questo incide positivamente sull’autoconsumo. Inoltre, lo spostamento dei carichi e le modifiche alle proprie abitudini di consumo energetico si riflettono anche sul portafoglio.
5. Ricarica di un’auto elettrica
Anche se in inverno il rendimento e il surplus dell’impianto fotovoltaico sono inferiori rispetto all’estate, conviene caricare l’auto elettrica con l’energia solare autoprodotta: anche in questo caso è importante concentrare gli orari di ricarica nelle ore centrali della giornata, quando il sole è più intenso. Le stazioni di ricarica intelligenti consentono la ricarica dinamica con il surplus fotovoltaico e possono sfruttare automaticamente anche di notte le tariffe elettriche più convenienti.
Consiglio: la stazione di ricarica Fronius Wattpilot Flex, ottimizzata per il fotovoltaico, è in grado di passare automaticamente dalla ricarica monofase a quella trifase e quindi di sfruttare anche le più piccole eccedenze fotovoltaiche, da 1,38 a 22 kW, in modo che nessun raggio di sole resti inutilizzato, anche in inverno.
Conclusioni: L’utilizzo dei pannelli solari in inverno è vantaggioso?
Nelle giornate invernali più corte, gli impianti fotovoltaici alle nostre latitudini producono molta meno corrente rispetto all’estate. Tuttavia, con un’adeguata progettazione dell’impianto, ad esempio con un’installazione in facciata orientata a sud o con angoli d’inclinazione dei moduli solari più elevati, è possibile sfruttare al meglio la luce solare anche in inverno. Strumenti di gestione energetica intelligenti aiutano a integrare in modo efficiente sistemi di accumulo, stazioni di ricarica per auto elettriche e regolatori dei consumi nel sistema energetico domestico, aumentando al contempo l’autoconsumo. Ciò garantisce un certo grado di autosufficienza anche nella stagione fredda.
